测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具及测量方法
【专利摘要】测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具及测量方法，以解决传统拉伸剪切试验中，附加弯矩对搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力测量结果产生影响的问题。卡具：四个轴承安装孔沿同一水平线布置，八个滚轴分两层设置，每层平行设置四个滚轴，每个滚轴端部通过一个定位轴承安装在相应的轴承安装孔中。方法：一、每层滚轴的最外侧的两滚轴轴心距离为拉剪测量试件搭接部分厚度的10～20倍；二、将拉剪测量试件置于上层滚轴与下层滚轴之间；三、将组装后的拉剪测量试件、卡具及垫块装卡在拉剪试验机上，以0.5～1.5mm/min的加载速度对拉剪测量试件进行拉剪试验，并记录最大拉剪试验载荷F。本发明用于测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力。
【专利说明】测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量搅拌摩擦焊搭接接头拉剪力的卡具及测量方法，具体涉及一种测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具及测量方法。
【背景技术】
[0002]搅拌摩擦搭接焊是一种较新的固相连接技术，与传统铆接技术相比可显著降低结构重量，提高接头质量，此外还具有生产成本低和无环境污染等优势。评价搅拌摩擦搭接接头最重要的性能指标为其最大拉剪力；在传统的搅拌摩擦焊搭接接头拉伸剪切试验的过程中，由于搭接接头的不对称性，无法使加载在拉剪测量试件两侧的载荷在同一直线上，从而对其产生附加弯矩，这将对最大拉剪力的测试结果产生较大影响。因此，无法通过传统的拉剪试验得到搅拌摩擦焊搭接接头真实的最大拉剪力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为解决传统拉伸剪切试验中，无法使加载在拉剪测量试件两侧的载荷在同一直线上，附加弯矩对搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力测量结果产生影响的问题，提出一种测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具及测量方法。
[0004]测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具包括两个第二连接元件、四个L形支撑板、四个第一连接元件、八个滚轴和十六个定位轴承，每个L形支撑板的短板上设有两个第一连接孔，每个L形支撑板的长板上设有一个第二连接孔和四个轴承安装孔，四个轴承安装孔沿同一水平线布置，八个滚轴分两层设置，每层平行设置四个滚轴，上层四个滚轴与下层四个滚轴一一正对设置，两个L形支撑板对称设置在上层四个滚轴的两端，且上层L形支撑板的长板位于里侧、L形支撑板的短板位于下端，四个L形支撑板中余下的两个L形支撑板对称设置在下层四个滚轴的两端，且下层L形支撑板的长板位于里侧、L形支撑板的短板位于上端，每个滚轴端部通过一个定位轴承安装在相应的轴承安装孔中，上层的L形支撑板与其对应的下层的L形支撑板通过第一连接元件连接，上层的两个L形支撑板通过第二连接元件连接。
[0005]测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法是通过以下步骤实现的:
[0006]步骤一、确定卡具尺寸:根据拉剪测量试件的宽度确定滚轴的工作部分长度，应保证滚轴的工作部分长度等于拉剪测量试件的宽度，每层滚轴的最外侧的两滚轴轴心距离为拉剪测量试件搭接部分厚度的10倍?20倍，上层滚轴与下层滚轴之间的间隙等于拉剪测量试件搭接部分的厚度；
[0007]步骤二、组装拉剪测量试件:将拉剪测量试件置于上层滚轴与下层滚轴之间，并通过第一连接元件调节上下层的L形支撑板，使上层滚轴的下端母线与拉剪测量试件接触，下层滚轴的上端母线与拉剪测量试件接触，在拉剪测量试件的两侧未搭接部分分别放置厚度与被焊板材厚度相等的垫块；
[0008]步骤三、进行拉剪测量:将组装后的拉剪测量试件、卡具及垫块装卡在拉剪试验机上，以0.5mm/min?1.5mm/min的加载速度对拉剪测量试件进行拉剪试验,当拉剪测量试件完全断裂后停止试验，并记录最大拉剪试验载荷。
[0009]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0010]一、在拉剪试验过程中，所述卡具的上下层滚轴可对拉剪测量试件进行约束，以防拉剪测量试件发生弯曲，从而有效消除附加弯矩，保证工件发生纯拉剪破坏。拉剪测量试件在拉剪试验过程中必然与滚轴发生相对滑动，由于轴承的使用使二者之间产生较小的滑动摩擦力，其相对于拉剪测量试件的最大拉剪力可忽略不计，因此采用本发明的卡具进行拉剪试验可以精确的测量出工件的最大拉剪力。
[0011]二、此外，通过第一连接元件调节L形支撑板，从而实现上下层滚轴之间间隙的调节，因此卡具可以适应不同搭接厚度的拉剪测量试件。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明卡具的整体结构分解示意图；
[0013]图2是本发明【具体实施方式】四步骤一的结构剖视图；
[0014]图3是本发明卡具的外部结构立体图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:结合图1?图3说明本实施方式，本实施方式包括包括两个第二连接元件5、四个L形支撑板1、四个第一连接元件4、八个滚轴2和十六个定位轴承3，每个L形支撑板I的短板上设有两个第一连接孔1-1，每个L形支撑板I的长板上设有一个第二连接孔1-2和四个轴承安装孔1-3，四个轴承安装孔1-3沿同一水平线布置，每个L形支撑板I的长板上位于底部设有四个轴承安装孔1-3，八个滚轴2分两层设置，每层平行设置四个滚轴2，上层四个滚轴2与下层四个滚轴2 —一正对设置，两个L形支撑板I对称设置在上层四个滚轴2的两端，且上层L形支撑板I的长板位于里侧、L形支撑板I的短板位于下端，四个L形支撑板I中余下的两个L形支撑板I对称设置在下层四个滚轴2的两端，且下层L形支撑板I的长板位于里侧、L形支撑板I的短板位于上端，每个滚轴2端部通过一个定位轴承3安装在相应的轴承安装孔1-3中，上层的L形支撑板I与其对应的下层的L形支撑板I通过第一连接元件4连接，上层的两个L形支撑板I通过第二连接元件5连接。
[0016]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式的滚轴2为阶梯轴，两端直径小于中间工作部分直径。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0017]【具体实施方式】三:结合图1说明本实施方式，本实施方式的滚轴2与定位轴承3为过盈配合。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0018]【具体实施方式】四:结合图1?图3说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的:
[0019]步骤一、确定卡具尺寸:根据拉剪测量试件6的宽度w确定滚轴2的工作部分长度L，应保证滚轴2的工作部分长度L等于拉剪测量试件6的宽度W，每层滚轴2的最外侧的两滚轴2轴心距离D为拉剪测量试件6搭接部分厚度t的10倍?20倍，上层滚轴2与下层滚轴2之间的间隙h等于拉剪测量试件6搭接部分的厚度t ；
[0020]步骤二、组装拉剪测量试件6:将拉剪测量试件6置于上层滚轴2与下层滚轴2之间，并通过第一连接元件4调节上下层的L形支撑板1，使上层滚轴3的下端母线与拉剪测量试件6接触，下层滚轴3的上端母线与拉剪测量试件6接触，在拉剪测量试件6的两侧未搭接部分分别放置厚度与被焊板材厚度相等的垫块7 ；
[0021]步骤三、进行拉剪测量:将组装后的拉剪测量试件6、卡具及垫块7装卡在拉剪试验机上，以0.5mm/min?1.5mm/min的加载速度对拉剪测量试件6进行拉剪试验,当拉剪测量试6件完全断裂后停止试验，并记录最大拉剪试验载荷F。
[0022]【具体实施方式】五:结合图2说明本实施方式，本实施方式是所述步骤一中每层滚轴2的最外侧的两滚轴2轴心距离D为拉剪测量试件6搭接部分厚度t的12倍。这样可以使拉剪测量试件3所受附加弯矩的影响忽略不计。其它步骤与【具体实施方式】四相同。
[0023]【具体实施方式】六:结合图2说明本实施方式，本实施方式是所述步骤一中每层滚轴2的最外侧的两滚轴2轴心距离D为拉剪测量试件6搭接部分厚度t的14倍。这样可以使拉剪测量试件3所受附加弯矩的影响忽略不计。其它步骤与【具体实施方式】四相同。
[0024]【具体实施方式】七:结合图2说明本实施方式，本实施方式是所述步骤一中每层滚轴2的最外侧的两滚轴2轴心距离D为拉剪测量试件6搭接部分厚度t的16倍。这样可以使拉剪测量试件3所受附加弯矩的影响忽略不计。其它步骤与【具体实施方式】四相同。
[0025]【具体实施方式】八:结合图2说明本实施方式，本实施方式是所述步骤一中每层滚轴2的最外侧的两滚轴2轴心距离D为拉剪测量试件6搭接部分厚度t的18倍。这样可以使拉剪测量试件3所受附加弯矩的影响忽略不计。其它步骤与【具体实施方式】四相同。
[0026]【具体实施方式】九:结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式是步骤三中加载速度为0.6mm/min。其它步骤与【具体实施方式】四相同。
[0027]【具体实施方式】十:结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式是所述步骤三中加载速度为0.8mm/min。其它步骤与【具体实施方式】四相同。
【权利要求】
1.一种测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具，其特征在于:所述卡具包括两个第二连接元件(5)、四个L形支撑板(I)、四个第一连接元件(4)、八个滚轴(2)和十六个定位轴承(3)，每个L形支撑板(I)的短板上设有两个第一连接孔(1-1 )，每个L形支撑板(I)的长板上设有一个第二连接孔(1-2)和四个轴承安装孔(1-3)，四个轴承安装孔(1-3)沿同一水平线布置，八个滚轴(2 )分两层设置，每层平行设置四个滚轴(2 )，上层四个滚轴(2 )与下层四个滚轴(2)—一正对设置，两个L形支撑板(I)对称设置在上层四个滚轴(2)的两端，且上层L形支撑板(I)的长板位于里侧、L形支撑板(I)的短板位于下端，四个L形支撑板(I)中余下的两个L形支撑板(I)对称设置在下层四个滚轴(2 )的两端，且下层L形支撑板(I)的长板位于里侧、L形支撑板(I)的短板位于上端，每个滚轴(2)端部通过一个定位轴承(3 )安装在相应的轴承安装孔(1-3 )中，上层的L形支撑板(I)与其对应的下层的L形支撑板(I)通过第一连接元件(4 )连接，上层的两个L形支撑板(I)通过第二连接元件(5 )连接。
2.根据权利要求1所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具，其特征在于:所述滚轴(2 )为阶梯轴，两端直径小于中间工作部分直径。
3.根据权利要求1或2所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的卡具，其特征在于:所述滚轴(2)与定位轴承(3)为过盈配合。
4.一种利用权利要求1所述卡具实现测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述方法是通过以下步骤实现的: 步骤一、确定卡具尺寸:根据拉剪测量试件(6)的宽度(w)确定滚轴(2)的工作部分长度(L)，应保证滚轴(2)的工作部分长度(L)等于拉剪测量试件(6)的宽度(W)，每层滚轴(2)的最外侧的两滚轴(2)轴心距离(D)为拉剪测量试件(6)搭接部分厚度(t)的10倍~20倍，上层滚轴(2)与下层滚轴(2)之间的间隙(h)等于拉剪测量试件(6)搭接部分的厚度⑴； 步骤二、组装拉剪测量试件(6):将拉剪测量试件(6)置于上层滚轴(2)与下层滚轴(2)之间，并通过第一连接元件(4)调节上下层的L形支撑板(1)，使上层滚轴(3)的下端母线与拉剪测量试件(6)接触，下层滚轴(3)的上端母线与拉剪测量试件(6)接触，在拉剪测量试件(6)的两侧未搭接部分分别放置厚度与被焊板材厚度相等的垫块(7)； 步骤三、进行拉剪测量:将组装后的拉剪测量试件(6)、卡具及垫块(7)装卡在拉剪试验机上，以0.5mm/min~1.5mm/min的加载速度对拉剪测量试件(6)进行拉剪试验,当拉剪测量试(6)件完全断裂后停止试验，并记录最大拉剪试验载荷(F)。
5.根据权利要求4所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述步骤一中每层滚轴(2)的最外侧的两滚轴(2)轴心距离(D)为拉剪测量试件(6)搭接部分厚度(t)的12倍。
6.根据权利要求4所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述步骤一中每层滚轴(2)的最外侧的两滚轴(2)轴心距离(D)为拉剪测量试件(6)搭接部分厚度(t)的14倍。
7.根据权利要求4所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述步骤一中每层滚轴(2)的最外侧的两滚轴(2)轴心距离(D)为拉剪测量试件(6)搭接部分厚度(t)的16倍。
8.根据权利要求4所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述步骤一中每层滚轴(2)的最外侧的两滚轴(2)轴心距离(D)为拉剪测量试件(6)搭接部分厚度(t)的18倍。
9.根据权利要求4所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述步骤三中加载速度为0.6mm/min。
10.根据权利要求4所述测量搅拌摩擦焊搭接接头最大拉剪力的测量方法，其特征在于:所述步骤三中加载速度为0·.8mm/min。
【文档编号】G01N3/08GK103592181SQ201310626295
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】刘会杰, 赵运强, 陈诗璇, 林喆 申请人:哈尔滨工业大学